有机化学（王全瑞） （第二版）

前言

本书自2012年版出版迄今已逾六年，经历了多轮教学实践的检验，基本达到了编写本教材的目的，受到同行与历届同学的好评并荣获中国石油和化学工业优秀教材奖。但从学科发展来看，有机化学无论是理论还是方法，在近年来都取得了不少新的进展。同时，教学改革对课程教学也提出了新的要求，例如我校基础医学、法医学、5年制临床医学专业的培养方案中有机化学课程的学时有所减少，原来的教学计划和课程内容在实际教学中也有调整。另外，在教学实践中我们也发现了教材中存在的疏漏。在此背景下，编者和化学工业出版社深感对教材有必要进行修改、补充、完善并再版。在广泛征求使用本教材教师的意见的基础上，我们启动了本教材第二版的编写。

本次再版的基本原则是，充分考虑医学、药学、生物科学各专业学生对有机化学需求的特殊性，精炼教材内容，尽可能体现基础性、科学性、先进性以及创新意识，并保持版编写特色、风格，即采用有机物有机结构、性质、典型反应和应用为主线的理论体系，注重知识之间的内在联系和相互的逻辑关系，使深度和广度恰当结合，并改正版中出现的纰漏。本次修订我们主要在下列几个方面开展。

1.对有机化学与医学、生命科学领域相关的重要进展进行了更新和完善。部分章末的知识扩展重新撰写，促使学生了解国内外有机化学家对科学发展的贡献，拓展有机化学知识的视野，扩大知识面，激发学生的学习兴趣。

2.纠正谬误。在实际使用中，我们发现版教材在文字、编排、叙述方面有一些纰漏，本次修订都得以纠正。另外，对教材中所列举的有机化合物的物理常数等数据进行核对校正。

3.加强基本概念的阐述，叙述深入浅出，通俗易懂。根据具体的教材内容，将第6章更名为“分子的手性和对映异构”、第14章更名为“含氮有机化合物”、第16章更名为“油脂和类脂”。

4.在保持编写风格和总篇幅不变的前提下，删减部分章节内容，同时适当增加了一些内容。例如：“测定有机化合物结构的谱学方法”安排为第10章，并增加了非常扼要的质谱介绍，包括基本原理、质谱图的表示方法、主要的裂解方式、在有机化学中的主要应用，以体现教材的系统性和完整性。第19章中增加重要的辅酶知识，并更名为“核酸及辅酶”。

5.大部分化学结构式、反应式重新绘制，提升了教材中图表的美观和可读性。

6.根据我们的教学经验和体会，本次修订中剔除了少量不恰当的习题和章中插入的问题，并根据需要进行了少量的更换，使习题与相关知识结合得更为紧密，有利于学生通过习题练习，掌握相关知识。但总的原则是只减不增。

为适应双语教学需要，对常用的有机化学名词和重要概念如同版仍加注英文，涉及的英文人名均直接使用英文姓名。

本教材的修订由复旦大学化学系和复旦大学药学院相关教师共同完成。参加人有匡云艳（负责第2、3、16章）、王辉（负责第6、7、14、17章）、张丹维（负责第8、9章）、李志铭（负责第11～13章）、王全瑞（负责其余各章和全书附录、习题）。王洋、屠波、张道、何秋琴等老师参与了修订稿的审校工作，孙兴文、贾瑜和张倩等任课老师对教材的修订提出了许多积极的建议。全书由王全瑞策划、统一修改并定稿。

本书在修改过程中得到复旦大学和化学工业出版社的关心与帮助，在此表示感谢！

虽然我们尽了努力，力图编写一本具有一定特色，适合医学、生物等非化学专业教学使用的教材，但我们也深知绝非易事。限于编者的水平，仍难免存在疏漏和不妥之处，敬请各位学界同仁和读者不吝赐教、批评指正，以便有机会再版时得以更正。

编者

2018年1月

版前言

有机化学与生物、医学有着密切的联系。有机化学课程主要学习各类有机化合物的命名、结构、应用、性质及制备方法，有机化合物的立体概念，主要的有机反应机理，以及波谱知识和有机物的结构解析，还包括油脂、糖、核酸、蛋白质的结构与性质。自1988年以来，复旦大学化学系先后为原上海第二医科大学、原上海中医药大学、原上海医科大学和第二军医大学等上海地区四所医科大学医学专业开设了有机化学课程。在教学过程中，着重从有机物结构和反应机理出发引出性质和反应，并注重考虑如何从有机物分子的结构、性质为基础拓展到生物大分子结构和性质的关系。

2003年以来，复旦大学对本科教学进行了大幅度的改革。目前本科教学培养方案的课程结构由通识教育课程、文理基础课程和专业教育课程三个板块构成，有机化学是医学类所有专业（临床医学、基础医学、法医学、预防医学等）的基础课，生物技术及生物科学专业的一门专业必修课程。我们对我校医学、生物等专业的人才培养要求进行了研究，结合学校给予学生严格的学科基础训练，侧重知识的交叉融合、强调专业前沿和复旦科学研究特色的传播等理念，研究了有机化学课程的地位与作用，制定了新的培养计划，从教学方法、手段、内容上对有机化学课程进行全面改革。本课程主要讲授常见有机物的结构、性质以及反应机理、结构鉴定等基础知识，要求学生掌握常见的有机反应、有机化合物的合成、分离和表征的方法，具备分析和解决实际中遇到问题的思维能力。经过多年的建设，有机化学作为一门量大面广的专业基础课，在2005年被评为复旦大学精品课程。

本书按照有机化合物官能团进行分类采用芳香族和脂肪族合并编写的体系，介绍了各类有机化合物的结构、物理和化学性质、主要用途、重要的反应机理以及测定有机化合物的质子核磁共振、红外光谱、紫外与可见光谱的基本原理，还包括与生命和医学相关的天然产物的结构、性质以及重要的生物功能。全书共分十九章。

本书在编写中注重基本概念、理论和方法的同时，内容选择上注重实用性和新颖性，在有关章节对重要的反应机理进行阐述，深度和广度上较现行的同类教材略有提高，以利于学生对有机化学的深入理解和掌握，为后续相关课程奠定必要的理论基础。各章均有一定数量的思考题和习题，并根据各章内容，结合一些重要的学科前沿、社会热点、有机化学的应用等，提供了一些知识介绍。书末附有推荐的有机化学网站资源，红外和质子核磁共振特征数据，可供学生学习时参考。

本书可作为高等院校医学、药学、生命科学各专业的有机化学教科书，也可供其他专业选择使用。

本书由王全瑞主编，王全瑞、王辉、匡云艳、孙兴文、李志铭、张丹维、张鲁雁、周春儿、贾瑜（以姓氏笔画为序）等参加编写工作。在本书编写过程中得到了复旦大学教务处教学团队经费的支持。有机化学课程教学团队其他老师对本教材的初稿进行了认真的讨论，复旦大学化学系本科教学指导小组提出了许多宝贵的建议。另外，化学工业出版社对于本教材的出版给予了大量帮助和支持。在此一并表示衷心感谢！ 

由于编者水平所限，书中可能存在很多不足，敬请读者批评指正！

王全瑞(qrwang@fudan.edu.cn)

2011年4月

《有机化学》是按照有机化合物官能团进行分类、芳香族和脂肪族合并的体系所编写的教科书。主要内容包括各类有机化合物的结构、主要用途以及物理和化学性质，有机化学反应的特点和规律，重要的反应机理，测定有机化合物结构的紫外与可见光谱、红外光谱、质子核磁共振和质谱的基本原理，与生命和医学相关的生物有机化学的结构、性质以及重要的生物功能。全书共分十九章。

《有机化学》编写中在注重基本概念、理论和方法的同时，内容选择上注重科学性、实用性和新颖性，深度上较现行的同类教材略有提高，以利于学生对有机化学的深入理解和掌握，为后续相关课程奠定必要的有机化学理论基础。各章均安排一定数量的思考题和习题，并结合一些重要的学科前沿、社会热点、有机化学的应用等，在有关章节提供了一些知识介绍。书末附有推荐的有机化学网络资源、参考文献以及红外和质子核磁共振特征数据，可供学生学习时参考。

《有机化学》可作为高等院校医学、药学、生物等本科专业的有机化学教科书，也可供其他专业选择使用。

第1章绪论1

1.1有机化合物和有机化学1

1.1.1有机化合物1

1.1.2有机化学发展概述1

1.1.3有机化合物的主要特征3

1.1.4有机化学的研究内容4

1.2有机结构理论初步5

1.2.1化学键的主要类型5

1.2.2化学键的近似处理6

1.2.3共振论(resonance structure)简介12

1.3共价键的基本属性14

1.3.1键长14

1.3.2键角15

1.3.3键能15

1.3.4键的极性16

1.3.5共价键的极化17

1.4共价键的断裂及有机反应分类17

1.4.1键的异裂——离子型反应17

1.4.2键的均裂——自由基反应18

1.4.3协同反应18

1.5有机化学中的酸碱概念19

1.5.1Brnsted-Lowry酸碱理论19

1.5.2Lewis酸碱理论20

1.6分子间力20

1.6.1偶极-偶极作用力(静电力)21

1.6.2诱导力21

1.6.3色散力21

1.6.4氢键21

1.7有机化学的一般研究方法22

1.7.1分离及提纯22

1.7.2纯度的检验22

1.7.3元素定性定量分析22

1.7.4经验式及分子式的确定23

1.7.5结构式的确定23

1.8有机化合物的分类23

1.8.1根据碳架分类23

1.8.2按官能团分类24

知识介绍受阻Lewis酸碱对25

习题26

第2章烷烃28

2.1烷烃的结构28

2.2烷烃的同分异构现象29

2.2.1碳链异构29

2.2.2饱和碳原子的四种类型30

2.3烷烃的命名31

2.3.1普通命名法31

2.3.2常见的烷基32

2.3.3系统命名法33

2.4烷烃的物理性质34

2.4.1物态34

2.4.2沸点35

2.4.3熔点35

2.4.4密度36

2.4.5溶解度36

2.5烷烃的构象异构36

2.5.1乙烷的构象36

2.5.2正丁烷的构象37

2.5.3其他直链烷烃的构象38

2.6烷烃的化学性质39

2.6.1氧化和燃烧反应39

2.6.2热裂反应40

2.6.3卤代反应及历程40

2.6.4卤素对甲烷的相对反应活性42

2.6.5烷烃卤代反应的选择性44

2.7烷烃的天然来源和代表性烷烃46

2.7.1烷烃的来源46

2.7.2代表性烷烃及烷烃混合物介绍47

知识介绍生物体系、医学中的自由基47

习题49

第3章环烷烃50

3.1环烷烃的分类及命名50

3.1.1分类50

3.1.2命名50

3.2单环脂环烃的性质51

3.2.1物理性质51

3.2.2化学性质52

3.3环烷烃的结构与稳定性53

3.3.1Baeyer张力学说53

3.3.2燃烧热与稳定性54

3.3.3环丙烷的结构54

3.4脂环烃的构象55

3.4.1影响脂环烃稳定性的因素55

3.4.2环丁烷和环戊烷的构象55

3.4.3环己烷的构象56

3.4.4一取代环己烷的构象58

3.4.5二取代环己烷的构象59

3.4.6多取代环己烷的构象60

3.4.7十氢化萘的构象60

知识介绍含有张力的多环烃 (strained policyclic hydrocarbons)61

习题63

第4章烯烃、炔烃和二烯烃64

4.1烯烃64

4.1.1烯烃的结构64

4.1.2烯烃的同分异构现象和命名65

4.1.3物理性质67

4.1.4化学性质67

4.2炔烃74

4.2.1炔烃的结构74

4.2.2炔烃的异构和命名75

4.2.3物理性质75

4.2.4化学性质76

4.3二烯烃78

4.3.1二烯烃的分类和命名78

4.3.2共轭二烯烃的结构79

4.3.3共轭体系和共轭效应79

4.3.4共轭二烯的特殊化学性质80

知识介绍橡胶知识83

习题84

第5章芳香烃86

5.1苯的结构86

5.1.1苯的凯库勒(Kekülé)结构式86

5.1.2苯的分子轨道和结构的近代概念87

5.1.3苯的特殊稳定性——芳香性89

5.2苯的同分异构现象和命名89

5.2.1苯的同分异构体89

5.2.2命名90

5.3单环芳烃的物理性质91

5.4苯及单环芳烃的化学性质93

5.4.1亲电取代反应93

5.4.2氧化反应99

5.4.3加成反应99

5.4.4Birch还原100

5.4.5苯环侧链上的反应100

5.5苯环亲电取代反应的定位规则101

5.5.1取代基的分类102

5.5.2定位规则的理论解释103

5.5.3二取代苯的定位规律105

5.5.4定位规则的应用106

5.6稠环芳烃和多环芳烃106

5.6.1稠环芳烃106

5.6.2联苯及其衍生物110

5.7非苯芳烃及Hückel规则111

5.7.1Hückel 规则111

5.7.2非苯芳烃112

5.7.3轮烯112

5.7.4芳香离子113

5.8芳烃的工业来源113

知识介绍以富勒烯为代表的全碳原子簇114

习题115

第6章分子的手性和对映异构117

6.1手性的概念118

6.2有机分子对映异构现象119

6.2.1对映异构和手性碳原子119

6.2.2平面偏振光及旋光活性120

6.2.3分子的对称性和手性122

6.3含一个手性碳原子化合物的对映异构124

6.3.1对映体和外消旋体124

6.3.2手性分子的Fischer投影式表示法125

6.3.3对映体的构型命名(Cahn-Ingold-Prelog次序规则及R/S命名体系)126

6.4含两个及多个手性碳原子化合物的对映异构129

6.4.1含有两个不同手性碳原子的化合物129

6.4.2含有两个相同手性碳原子的化合物130

6.4.3含有多个不同手性碳原子的化合物131

6.5环状化合物的立体异构132

6.6不含手性碳原子化合物的旋光异构134

6.6.1具有丙二烯结构的分子135

6.6.2联苯型衍生物136

6.6.3面手性化合物136

6.7外消旋体的拆分137

6.7.1化学拆分法137